В последние годы ученые Калифорнийского университета в Санта-Барбаре показали, что они могут воспроизвести базовый сверхпроводник, используя общую теорию относительности Эйнштейна. Теперь, используя ту же теорию, они продемонстрировали, что соединение Джозефсона можно воспроизвести. Результаты объясняются в недавнем выпуске журнала Physical Review Letters.
Джозефсоновский переход, устройство, впервые обнаруженное Брайаном Дэвидом Джозефсоном в начале 1960-х годов, является основным компонентом приложений сверхпроводимости.
Гэри Горовиц, профессор физики Калифорнийского университета в Сан-Франциско, сказал, что общая теория относительности Эйнштейна, которая была разработана как теория гравитации и чрезвычайно успешно объясняет широкий спектр гравитационных явлений, в настоящее время используется для объяснения нескольких аспекты негравитационной физики.
«Основной феномен джозефсоновских контактов заключается в том, что вы можете взять два сверхпроводника, разделить их небольшим промежутком и все равно найти ток, протекающий по ним определенным образом», - сказал Горовиц. «И это нашло множество применений. Таким образом, соединение Джозефсона - это то, что мы воспроизвели с помощью общей теории относительности».
Горовиц сказал, что он и его соавторы использовали инструменты теории струн для разработки гравитационной модели сверхпроводника. Он объяснил, что было удивительно иметь возможность связать общую теорию относительности Эйнштейна с совершенно другой областью физики. Он сказал, что надеется, что новые инструменты однажды смогут пролить свет на новые типы сверхпроводников.
«Большинство материалов, если их достаточно охладить, на самом деле будут проводить электричество без какого-либо сопротивления», - сказал Горовиц. «Это сверхпроводники. Существует стандартная теория сверхпроводимости, открытая около 50 лет назад и хорошо работающая для большинства так называемых обычных сверхпроводников».
Новый класс материалов был открыт 25 лет назад. Это сверхпроводники, которые имеют нулевое сопротивление при несколько более высоких температурах. Физики все еще работают над пониманием механизма.
Этот новый класс материалов включает медно-кислородные плоскости. Еще один новый класс сверхпроводников, основанный на железе вместо меди, был открыт пару лет назад. Эти материалы, называемые никтидами железа, также обладают свойством сверхпроводимости при более высокой температуре.
«Существует большая активность и интерес к изучению этих материалов», - сказал Горовиц. «В конечном счете, цель состоит в том, чтобы получить сверхпроводник при комнатной температуре, который, как вы можете себе представить, имел бы множество интересных применений».
Горовиц и его исследовательская группа нашли то, что можно было бы назвать гравитационной моделью или гравитационным двойником - двойное описание сверхпроводника с использованием гравитации, черных дыр и всех традиционных компонентов общей теории относительности. «Это стало большой неожиданностью, потому что это совершенно другая область физики, которая сейчас связана с областью конденсированного состояния», - сказал Горовиц.
Соавторами статьи являются докторант Хорхе Э. Сантос и аспирант Бенсон Уэй.